802.11ac技術標準是開始於2008年的後期，建構在802.11-2007標準上，使無線區域網路(Wireless LAN, WLAN)等同有線網路的資料傳輸效能。預計在2012年底完成初步計畫，而最終版將會在2013年底通過認可(圖1)。
即使802.11ac增修案會在2013年後期出版，但初步計畫的可行性即意味有其晶片需求，且晶片組廠商可開始發展及銷售自行開發的802.11ac裝置，首個802.11ac晶片推出預計在2012年初期。802.11ac預期會對市場造成衝擊，且在2015年前預測全球出貨將超過十億個積體電路(IC)。
 |
| 圖1 802.11ac標準的增修歷程 |
傳輸數據日益龐大 802.11ac迎刃而解
針對此樂觀的預測乃基於多項理由，首先，不僅技術首次超過1Gbit/s的資料傳輸率，且包括先進的特色，可改善使用者體驗。就像先進長程演進計畫(LTE-Advanced)，其使用多達8×8多重輸入多重輸出(MIMO)的空間流(Spatial Stream)，提供更寬的頻寬，如多達80MHz通道，甚至利用通道整合技術，使總頻寬達到160MHz。
此外，802.11ac成功的關鍵點在於其為建立在802.11n所發展的演進技術。而在過去5年，802.11n已證明能夠影響使用MIMO技術的產品設計，且容易和802.11ac與時並進。802.11ac使用現有5.0GHz(4.9～6.0GHz)頻寬，因此，不需要如802.11ad(60GHz技術)新的天線或產品封裝等設計。
 |
| 圖2 802.11ac延續Wi-Fi技術邁向更高資料率的趨勢 |
如圖2所示，802.11ac特色在於具有Gbit/s資料傳輸速率，此技術的傳輸流量能與現有的有線網路傳輸流量相比較。只利用強制參數的802.11ac裝置將具有約293Mbit/s的資料傳輸率。實施所有選擇性參數，如160MHz頻寬、八空間流、具短保護間隔、256正交振幅調變(QAM)、速率5/6的裝置可達超過6Gbit/s的傳輸速率。
802.11ac主要特性概述
802.11ac會影響一些在WLAN系統中的關鍵實體層參數，如頻率只使用5GHz頻段、頻寬為80或160MHz、調變與編碼系統(MCS)為十個配置，且能與802.11n向後相容、支援多空間流、波束成形與多重使用者的MIMO。
擁有更大頻寬可發揮
802.11ac裝置只使用在5GHz射頻(RF)頻段(4.9～6.0GHz)。選擇限制此頻段的使用主要是受到802.11ac較寬的頻寬需求驅使。當頻寬增加，頻道配置會是挑戰，尤其在擁擠及分段式2.4GHz頻段更是如此。
頻寬加強提升實體層速率
802.11ac在802.11n上的改進包括一些頻寬加強，有些是強制性、有些是選擇性。除20MHz與40MHz頻寬(現階段由大多數802.11n裝置所支援)之外，802.11ac草案規格包括一個強制性且連續80MHz的頻寬。此更寬頻寬的關鍵性效益在於有效加倍提升實體(PHY)層速率，超過802.11n的速率，忽略對晶片組業者的成本增加。隨著80MHz連續頻寬模式，同時提高資料傳輸率/傳輸流量及增加系統效率，且資料傳輸可更快，如此，可促成目前802.11n規格所無法支援的新應用。
此外，802.11ac規格包括選擇性160MHz頻寬，此頻寬可為連續或非連續(80+80MHz)。在非連續的情況中，頻譜是由兩頻段組成，如每個頻段使用任何兩個802.11ac 80MHz頻段傳輸，頻率可能非相鄰。相較於40/80MHz傳輸，160MHz PHY傳輸具減少需求，如MIMO順序、MCS等複雜度的優點，並允許裝置達成Gbit/s無線傳輸流量，且適合更多的應用服務。不過，在5GHz頻段的160MHz頻寬無法供全球使用，且支援此特性的設計將會產生更高成本，因此，決定讓此特性是選擇性存在於802.11ac裝置中。
調變與編碼系統
802.11ac使用熟知的802.11n正交分頻多工(OFDM)調變、交錯，以及編碼架構。特別是802.11ac與802.11n要求裝置能夠支援二進位相移鍵控(BPSK)、正交相位偏移鍵(QPSK)、16QAM與64QAM調變。不過，相對於802.11n的規格有著兩個關鍵的差異點。
802.11ac包括經過核可的星狀映射加強，特別是選擇性256QAM(3/4和5/6編碼率)，可用於802.11ac 80MHz和160MHz傳輸。256QAM的好處在於提供比64QAM傳輸還要大33%的傳輸流量。
不過，在耗損訊號的環境中，這會造成較低的位元錯誤容許誤差。相對於強制性模式，基於下列理由，256QAM調變可成為「選擇性」模式，包括允許設計彈性；針對不需要高調變的應用，可降低實現成本，就下列幾個面向而言，不符合256QAM嚴格要求的裝置，也容易採行802.11ac，首先為誤差向量振幅(EVM)，其次為訊噪比(SNR)，以及峰均值功率比(PAPR)。
此外，相對於802.11n，802.11ac還有個差異在於明顯減少定義的調變與編碼系統(MCS)索引量。只有十個單獨使用者MCS(0～9)定義在802.11ac，明顯少於在802.11n中指定的七十七個MCS索引。802.11n需要七十七個MCS索引支援「不同」調變，例如一位使用者可能在一空間流上接收BPSK調變訊號，及在另一空間流上接收16QAM調變訊號。
然而，802.11ac只支援「相同」調變，因為，此特性證明在市場中不會成功(很少802.11n裝置實際支援此功能)，所以TGac決定放棄支援「不同」調變。同時，在802.11ac中提供的額外通道頻寬與調變選擇，而可能性數量將不實用。
向後相容實現無縫接軌
802.11ac提供與802.11a和802.11n裝置在5GHz頻寬操作的向後相容性。此表示802.11ac能與支援802.11a和802.11n技術的裝置互動，802.11ac訊框結構可容納與802.11a和802.11n裝置的傳輸。802.11ac的向後相容性在替代性革命技術(如802.11ad)上為802.11ac的有利因素，802.11ad技術也具有超過802.11n的資料傳輸率，但不能與現有的WLAN裝置一起操作。向後相容性將可緩和與市場的調適，並確保802.11ac裝置可用於既有WLAN網路。
多達八條空間流倍增通道容量
相較於在802.11n的四條空間流，802.11ac支援多達八條空間流。如802.11n在相同頻率上的多重資料流的空間多工利用由獨立空間路徑所提供的額外自由度，以有效倍增通道容量。當資料流經過通道時，資料流會組合，而在接收器的任務就是分開及解碼這些資料流。儘管此技術複雜，但是802.11n裝置的業者已學到使用在多天線之間的獨立路徑以增大效益，且現可有效轉移此知識到802.11ac裝置的製造。於是，可預期第一個802.11ac晶片已可利用多重空間流技術。
波束成形/MIMO推升802.11ac發展
根據802.11n的經驗，Wi-Fi裝置的業者學會如何使用傳送波束成形(Beamforming)，即是有能力在特定方向集中射頻能量，以改善到個別站台的傳輸。相較於802.11n的多重聲測與反饋格式，802.11ac建立在此知識基礎上，提升諸如單一聲測(Single Sounding)與反饋格式。
802.11ac更重要在於TGac已建立在802.11n新機制的波束成形能力，允許存取點(Access Point, AP)利用相同通道、多個天線，以及空間多工，同時在不同方向與多個用戶通訊。例如，一個具有八根天線的存取點可使用4×4 MIMO對兩個實體分開的站台通訊。相較下，MIMO裝置現階段只考慮點對點存取連接每一個別終端的多重天線；因此，存取點必須時間多工以服務多位用戶，表1為802.11ac與802.11n技術規格比較。
此建立於802.11n的先進機制可稱為多使用者MIMO(MU-MIMO)，且為目前在TGac的計畫中最想要提升功能之一，以提高802.11ac標準的效率(每百萬赫頻譜的百萬位元傳輸數，以Mbit/s/MHz為單位)。
雖然，MU-MIMO承諾的效益有許多且吸引人，但正確使用技術需要晶片組設計者與業者發展對用戶的空間感與精緻的佇列系統，且當條件符合時，即可利用機會傳輸給多位用戶。換句話說，增加系統能力會帶來更昂貴訊號處理成本與增加複雜度。根據此理由，MU-MIMO只包含在802.11ac草案規格中，作為選擇性模式。
強化資料傳輸速率 802.11ac應用多點發展
AP將使用802.11ac的強化型MIMO能力，以有效增加任何家用或商用WLAN網路能力。隨著強化的多重資料流技術與新的MU-MIMO能力，802.11ac承諾大幅增加網路能力，且更有效支援存取點去連接日漸增加家用無線裝置數量與種類的需求。
高畫質影音饗宴輕鬆實現
802.11ac可用在電視、機上盒，以及網路遊戲控制台，允許高畫質電視(HDTV)及其他內容同時串流給住家的多位用戶。這些裝置與應用不會受到典型行動裝置的空間與功率限制，可成功運用802.11ac新強化的MIMO技術。
強化行動裝置娛樂應用
802.11ac增加的資料率也可提供給行動娛樂裝置更高的能源效率，諸如音樂播放器、手持式遊戲裝置、無線相機，以及攝影機。不過，由於在功率消耗與實際空間的限制，所以這些第一代裝置可能只使用單輸入單輸出(Single-Input Single-Output, SISO)或2×2 MIMO 802.11ac晶片組。
可攜式電腦資料傳輸更便利
可攜式電腦裝置可利用802.11ac快速同步及使用其他802.11ac裝置來複製大資料檔案或串流HD視訊及其他內容。
個人電腦周邊設備資料分享
802.11ac技術可用來取代個人電腦與顯示器間的有線視訊連結。需要802.11ac的MIMO實施來達成這些應用所需的頻寬。
滿足智慧型手機高資料傳輸流量
智慧型手機可使用802.11ac來與行動娛樂裝置和電腦裝置進行通訊，快速同步大筆資料檔案，且支援使用者對於資料傳輸快速成長的要求。這些裝置需要高傳輸流量，但通常也要體積小和考量到功率消耗，因此，802.11ac有可能只以單資料流來實現。
802.11ac測試至關重要
表2提供在存取點與另一802.11ac網路用戶裝置(STA)之間的802.11ac組態的一些範例。PHY連接速率與聚合能力假設為256QAM、速率5/6、400奈秒(ns)短GI。
802.11ac將超越現今在生產線上每台WLAN測試儀器的能力。因此，量測802.11ac裝置的測試設備也須要具備一些能力，如比以往更寬的向量訊號分析儀(VSA)與向量訊號產生器(VSG)中頻(IF)頻寬，至少80MHz的即時頻寬，並且完全支援802.11ac MIMO強化，改善802.11ac發射器調變測試的調變精準度。
由於頻寬增加，802.11ac顯示出測試上的重要新挑戰。802.11ac不再使用大部分結合向量訊號分析器與向量訊號產生器於一機(VSA/VSG)的可用測試儀器，因為其並沒有測試新技術80MHz或160MHz通道所需的120MHz或240MHz IF頻寬。在現階段選擇802.11測試的設備上，裝置製造者應該確保能夠進行802.11ac測試。
正確的MIMO測試需要獨立抓取及產生802.11ac裝置的訊號，此會使用高達八個空間流及一些其他強化，以改善現有802.11n MIMO系統的效能。為準確驗證MIMO效能，尤其是在研發環境，802.11ac測試設備應支援達八個獨立VSA與VSG資源，以及包括支援新的802.11ac MIMO強化。
隨著802.11ac發射器調變準確性要求的提升，測試儀器同時也須要提升其測試能力。發射器調變準確性是利用EVM來測量，且需要VSA與測試儀器將忽略的失真加到捕捉的訊號。VSA所加的失真也會以EVM方式進行測量。
一般而言，晶片業者想要測試儀器的性能比晶片規格至少好10分貝(dB)以上。對於具有802.11ac能力的測試儀器而言，要轉譯成VSA的最大EVM需求，如最大裝置EVM(在256QAM為-32分貝)-10分貝=-42分貝。當從事測試儀器的決策時，必須確保此嚴格的性能要求可以被滿足。
802.11ac正在對使用WLAN技術的裝置，進行巨大的改變，並對測試設備帶來挑戰。因為演進性變化，所以802.11ac將在接下來的12～18個月中，被快速採用於多數無線產品中。而測試儀器硬體上的改變則是必然的，只有如此才能正確測試802.11ac。
(本文作者為萊特波特產品行銷總監)